Semana 11Velocidad de Reacción y

Equilibrio Químico

Ing. Q. Rosangela Juárez

Cinética QuímicaEs una rama de la fisicoquímica y su objetivo es estudiar la rapidez con la que se dala reacción y los factores que afectan la velocidad de la reacción.

Estudia la forma en que las moléculas deben interaccionar para que se de lareacción, a esto se le denomina Teoría de Colisiones.

• Teoría de Colisiones:

a) Para que una reacción se de las moléculas de los reactivos deben de chocar entresi. COLISIÓN.

b) Aparte de colisionar entre si deben de estar en la ORIENTACIÓN correcta paraque se rompan enlaces y se formen los nuevos.

c) En la colisión se debe de alcanzar la energía necesaria para que se de la reaccióna la que se denomina ENERGÍA DE ACTIVACIÓN.

ENERGÍA DE ACTIVACIÓN:

• En la reacción: N2 + O2 2NO debe de cumplir con la teoría de colisionesque indica que deben de colisiona, llevar la orientación adecuada y luegocomo se observa en la grafica alcanzar la energía de activación.

Velocidad de Reacción:

Es la rapidez en la que se consumen los reactivos para formar los productos en una reacción.

• Factores que afectan la velocidad de reacción:

• CONCENTRACIÓN

• TEMPERATURA

• CATALIZADORES

• ÁREA SUPERFICIAL

• CONCENTRACIÓN: Mas concentración mas moléculas que puedancolisionar entre si, por lo tanto :

Mayor Concentración es Mayor la velocidad de Reacción: > C > VR

• TEMPERATURA: En la mayoría de reacciones un aumento de temperaturasignifica un aumento a la velocidad de reacción, debido a que se le agregaenergía es mas fácil de llegar a la Energía de Activación, por lo tanto:

Mayor temperatura es mayo Velocidad de reacción: > T >VR

• CATALIZADORES: Es una sustancia que aumenta la velocidad de reacción sin que seconsuman en la reacción, la función de los catalizadores es disminuir la Energía deactivación por lo tanto se produce mas rápido la reacción, ejemplo: las enzimas.

• ÁREA SUPERFICIAL: El área superficial es el área de contacto, mientras mas área de contacto hay mayor es la velocidad de reacción. El azúcar fina se disuelve mas rápido en agua que el azúcar normal. Por lo tanto:

Mayor Área Superficial es igual a Mayor Velocidad de Reacción > As >VR

EQUILIBRIO QUÍMICO

• Una Reacción química reversible se puede expresar como:

En donde:

A + B C + D se le llama Reacción Directa

A + B C + D se le llama Reacción Inversa

El equilibrio químico se le llama cuando la velocidad de la reacción Directa es igual a la velocidad de la reacción inversa. Por lo tanto la concentración de los reactivos y los productos permanecen constantes.

Ley de Acción de Masas

• La ley de acción de masas sirve para determinar el equilibrio químico. Con esta ley podemos calcular la Constante de Equilibrio Químico “Keq”

• En Donde:

a, b ,c y d son coeficientes que balacean la reacción

A y B: Son los reactivos

C y D: Son los productos

• Para calcular la constante de equilibrio(Keq) quedaría:

La Keq nos ayuda a predecir que sucede en la Reacción Química.

• Equilibrio Químico Homogéneo: Este se da cuando reactivos y productos estánen el mismo estado de la materia.

• Equilibrio Químico Heterogéneo: Este se da cuando algunos reactivos oproductos están en diferente estado de la materia.

• NOTA: Algo importante que se debe considerar es que para calcular la constantede equilibrio químico solo se van a tomar los valores de los compuestos queestén en estado gaseoso. Para líquidos y Solidos se toman como que fueran iguala 1. Como miraremos en los próximos ejemplos.

• Para expresar la constante de equilibrio de esa reacción:

Los Productos de la reacción se escriben arriba y se elevan a la potencia según su coeficiente.

Los reactivos de la reacción se escriben abajo y se elevan a la potencia según los coeficientes que tienen.

Se toman en cuenta todos los reactivos y productos de la reacción porque están en estado gaseoso.

Keq= (𝑵𝑶)𝟒∗(𝑯𝟐𝑶)𝟔

(𝑵𝑯𝟑)𝟒∗(𝑶𝟐)𝟓

Equilibrio Homogéneo

Equilibrio Heterogéneo

• Para expresar la constante de equilibrio de esa reacción:

Los Productos de la reacción se escriben arriba y se elevan a la potencia según su coeficiente. En este caso el CH3OH es un liquido por lo que se pone 1

Los reactivos de la reacción se escriben abajo y se elevan a la potencia según los coeficientes que tienen.

Solo se toman en cuenta los reactivos y productos de la reacción que esten en estado gaseoso.

Keq= 𝟏

(𝑪𝑶)𝟏∗(𝑯𝟐)𝟏

• Calcular la Keq para esta reacción si tenemos las siguientes concentraciones :

[NH3] = 0.5M , [O2]= 0.1M , [NO] =0.2 y [H2O]= 0.3M

• Para realizar este ejercicio debe de sacar la Constante de equilibrio de esa reacción, y luego solo sustituir los valores .

• Keq= (𝑵𝑶)𝟒∗(𝑯𝟐𝑶)𝟔

(𝑵𝑯𝟑)𝟒∗(𝑶𝟐)𝟓=

(𝟎.𝟐)𝟒∗(𝟎.𝟑)𝟔

(𝟎.𝟓)𝟒∗(𝟎.𝟏)𝟓= 1.87

• Por lo que podemos determinar que esta reacción por tener una Keq mayor a 1 favorece a la formación de productos.

Factores que afectan el Equilibrio Químico

Principio de Le ChatelierEl principio de Le Chatelier indica que si se aplica una perturbación (como un cambio deconcentración, presión o temperatura) en una reacción en equilibrio, el equilibrio sedesplaza en la dirección que disminuya la perturbación.

Para saber como los factores afectan el equilibrio químico resolveremos el siguiente ejerció,el cual se explicara en el video de la semana 11.

EJEMPLO 1: Para la reacción en equilibrio

2NO2(g) ⇄ 2NO (g)+ O2(g)+ calor

• a) Escriba la constante de equilibrio

• b) Hacia que dirección de desplazará el equilibrio si se:

• -Disminuye la temperatura

• -Disminuye el NO de sistema

• -Aumenta la temperatura

• -Aumenta la concentración de NO2

• -Cambio de volumen de sistema de 1 a 1.5 Litros

• -Aumenta la presión

EJEMPLO No.2

PCl5(g)+ calor ⇄PCl3(g) + Cl2(g)

• en qué sentido se desplaza el equilibrio al :

• a)extraer Cl2

• a)disminuir la temperatura

• b)agregar PCl3

• c)extraer PCl5

• d)cambio de volumen de 2 a 1 Litro